[发明专利]一种耦合热泵换热器

摘要

本发明提出一种高效的提取冷水的热量用于加热热水的高效换热器，将两级压缩过程、稀释‑再生过程以及热管换热器耦合实现该换热过程。该高效换热器可以根据换热的参数要求选择一种或者多种成分组成循环工质。同时，两级压缩机可以采用汽轮机或者电机驱动，相比现有换热方式而言，可实现在“热侧与冷侧温差大”和“热侧出口温度高”的极限工况下高效工作，具有显著的性能优势。

主权项

1.一种耦合热泵换热器，其特征在于：该换热器包括再生器1、冷凝器2、稀释蒸发器3、蒸发冷凝器4、蒸汽压缩机5、蒸汽压缩机6、节流阀7、节流阀8、循环泵9、循环泵10、热管换热器11和连接管路构成。如前所述一种耦合热泵换热器，组成部件连接方式为：蒸汽压缩机5与再生器1和冷凝器2相连。蒸汽压缩机6与稀释蒸发器3和蒸发冷凝器4相连。再生器1与蒸汽压缩机5、热管换热器11和冷水管路13相连。冷凝器2与蒸汽压缩机5、节流阀8和热水管路12相连。稀释蒸发器3与热管换热器11、蒸汽压缩机6、节流阀7、蒸发冷凝器4、循环泵10和热水管路相连。蒸发冷凝器4与节流阀8、稀释蒸发器3、节流阀7、循环泵14和蒸汽压缩机6相连。热管换热器11与再生器1、稀释蒸发器3和循环泵10相连。如前所述一种耦合热泵换热器，再生器1实现提取冷水的热量加热传热管外部溶液至沸腾产生工质B蒸汽的过程。冷凝器2实现在传热管外部工质B从汽态变为液态的冷凝过程，同时释放热量加热热水管路12内的热水。稀释蒸发器3实现工质A和工质B组成的浓溶液吸收工质B蒸汽变成稀溶液的过程，其中工质A和工质B组成的浓溶液吸收工质B蒸汽在稀释空间3(b)完成，工质C的蒸发过程在蒸发空间3(a)完成。蒸发冷凝器4实现液态工质B变成汽态的蒸发过程，液态工质B经喷嘴喷洒在水平传热管外部，自上而下流动过程中被水平管内工质C冷凝释放的热量加热而蒸发变为汽态，同时工质C变为液态。蒸汽压缩机5和蒸汽压缩机6分别对工质B蒸汽和工质C蒸汽进行压缩提升其温度压力。节流阀7和节流阀8分别实现对液态的工质C和工质B减温减压的目的。循环泵9实现在稀释蒸发器3底部未蒸发的液态工质C再次循环返回稀释蒸发器3顶部继续在垂直管内蒸发的过程。循环泵10实现将离开稀释蒸发器3的稀溶液加压送至热管换热器11后被升温后进入再生器1的目的。热管换热器11实现浓溶液和稀溶液的热量交换过程，实现稀溶液在进入再生器1之前被预热的目的。热水经热水管路12内部被升温，冷水经冷水管路13内部被降温。如前所述一种耦合热泵换热器内部循环过程包含：工质B的蒸发冷凝循环以及工质C的蒸发冷凝循环：①工质B的蒸发冷凝循环原理：工质A和工质B组成的溶液在再生器1被冷水加热再生产生汽态工质B，汽态工质B进入蒸汽压缩机5后被升温升压，汽态工质B进入冷凝器2后被冷却变为液态后离开，液态工质B经过节流阀8后被减温减压后进入蒸发冷凝器4被工质C冷凝释放的热量加热变成蒸汽，工质B蒸汽在稀释蒸发器3中被溶液吸收完成冷凝过程，如此往复循环。②工质C的蒸发冷凝循环原理：液态的工质C在稀释蒸发器3内被工质B冷凝释放的热量加热变成汽态，汽态的工质C经过蒸汽压缩机6后压力被提升，汽态工质C在蒸发冷凝器4水平管内冷凝释放热量变成液态，液态的工质C经过节流阀7被减温减压后进入稀释蒸发器3后被加热变成汽态，如此往复循环。如前所述一种耦合热泵换热器，蒸汽压缩机5和蒸汽压缩机6可以分别采用汽轮机或者电机驱动。如前所述一种耦合热泵换热器，其内部循环循环工质包括工质A、工质B和工质C，其中工质A和工质B组成工质对，工质A为固体或者液体工质，工质B为液体工质，工质A溶解于工质B中形成溶液。工质C为液体工质，可选用与工质B相同或者不同的物质。